Alteração na representação de subpopulações de neurônios no epitélio olfatório de camundongos Ric8b cKO / Altered representation of neuronal sub-populations in the olfactory epithelium of Ric8b conditional knock-out mice

O objetivo desse trabalho foi identificar as consequências moleculares e funcionais da falta da proteína Ric8b no epitélio olfatório de camundongos. Para esse fim, comparamos o transcriptoma de epitélio olfatório de camundongos knock-out tecido específico para a proteína RIC8B (Ric8b cKO) com o dos seus irmãos tipo selvagem (WT). Identificamos muitos genes que apresentaram expressão reduzida no epitélio olfatório do camundongo Ric8b cKO, mas também vários genes que apresentaram a sua expressão aumentada. A maioria dos genes com expressão reduzida corresponde a genes normalmente expressos em neurônios olfatórios maduros, como por exemplo os genes de receptores olfatórios, o que é compatível com o fato já conhecido de que os camundongos Ric8b cKO apresentam um menor número desses neurônios. Inesperadamente, apesar de a maioria dos genes de receptores olfatórios ter a sua expressão diminuída no camundongo Ric8b cKO, observamos que um grupo destes genes de receptores teve a sua expressão aumentada. Os camundongos Ric8b cKO apresentaram também genes marcadores de outros tipos celulares que não neurônios canônicos com expressão aumentada no seu epitélio olfatório. Dentre eles, os mais significativamente alterados foram os genes marcadores de neurônios Trpc2+ tipo B (que expressam a guanilato ciclase solúvel Gucy1b2). Sabe-se que este tipo de neurônio é responsável pela sensibilidade a diferentes gases, e concordantemente, observamos que os camundongos Ric8b cKO apresentaram um aumento da sensibilidade a gás carbônico. Como o olfato apresenta um papel importante na regulação de ingestão alimentar, analisamos como os camundongos Ric8b cKO se comportam frente a diferentes dietas. Interessantemente, observamos que esses animais não apresentam preferência por alimento rico em gorduras quando comparado aos seus irmãos tipo selvagem. Nossos resultados sugerem, portanto, que a ausência da proteína RIC8B resulta na alteração de representatividade de neurônios canônicos e não canônicos no epitélio olfatório de camundongos, o que por sua vez leva a alterações funcionais e comportamentais

The objective of this work was to identify the molecular and functional consequences of the lack of the RIC8B protein in the main olfactory epithelium of mice. To this end, we compared the olfactory epithelium transcriptome of Ric8b tissue-specific knock-out mice (Ric8b cKO) with that of their wild-type littermates (WT). We identified many genes with differential expression, many of which were downregulated and also some which were upregulated in the olfactory epithelium of the Ric8b cKO mice. Most of the downregulated genes correspond to genes normally expressed in mature olfactory sensory neurons, such as olfactory receptor genes. This is compatible with the already known fact that the Ric8b cKO mice have less of this kind of neuron. Unexpectedly, even though most of the olfactory receptor genes were downregulated, we observed a subset of these genes that had their expression upregulated in the Ric8b cKO mice. The Ric8b cKO mice also showed upregulation for genes that are markers for cell types other than canonic neurons in their olfactory epithelium. Among these, the most significantly altered were the markers for neurons Trpc2+ type B (that express the soluble guanylate cyclase Gucy1b2). It is known that this kind of neuron is responsible for sensitivity to different gases. Accordingly, we observed that the Ric8b cKO mice presented a higher sensitivity to carbon dioxide. Since olfaction has an important role in food intake, we analyzed how the Ric8b cKO mice behaved with different diets. Interestingly, we observed that the Ric8b cKO mice lack preference for high fat diet when compared to their wild-type littermates. Our results indicate, therefore, that the lack of the RIC8B protein results in altered representativity of canonic and non-canonic neurons in the olfactory epithelium of mice, which then leads to altered function and behavior

A influência de polimorfismos de base única na metilação de DNA em genes de receptores olfatórios / Single nucleotide polymorphisms lead to differential DNA methylation in odorant receptor genes

Os genes de receptores olfatórios (OR) pertencem a uma família de proteínas de membrana formada por cerca de 1000 genes no genoma de camundongo. Os genes OR são expressos de forma monogênica e monoalélica nos neurônios olfatórios (OSNs). No entanto, ainda não está claro o mecanismo que permite essa forma de expressão peculiar, sobretudo, qual o papel da metilação de DNA nesse processo. Nosso estudo determinou o padrão de metilação de DNA da região promotora e codificadora do gene Olfr17. Em células de epitélio olfatório (MOE) de camundongos adultos, observamos na região codificadora (CDS) do gene uma frequência de metilação em dinucleotídeos CpG 58%, enquanto que na sua região promotora ela foi bem mais baixa. Os níveis de metilação do Olfr17 em MOE de embrião (E15.5) e fígado foram similares aos observados em MOE de animais adultos. Em seguida, analisamos se a metilação de DNA pode regular a expressão gênica do Olfr17. Utilizando animais transgênicos onde os neurônios olfatórios que expressam Olfr17 também expressam GFP, pudemos selecionar neurônios olfatórios GFP+ e analisar a metilação do gene Olfr17, que está ativo nestas células. Verificamos que o padrão geral de metilação do Olfr17, tanto na região CDS como na região promotora, não se altera quando este gene está ativo. Este resultado indica que alterações na metilação do gene Olfr17 não são necessárias para que este receptor seja expresso. Finalmente, verificamos que a região promotora do gene Olfr17, de duas linhagens de camundongos diferentes, a C57BL/6 e a 129, possuem dois polimorfismos de base única (SNPs) que alteram o conteúdo CpG. Devido a estes SNPs, a linhagem 129 apresenta dois sítios CpG adicionais, inexistentes na linhagem C57BL/6. Nossas análises mostraram que estes CpGs são frequentemente metilados, o que torna o promotor do Olfr17 de 129 significativamente mais metilado que o promotor de C57BL/6. Em seguida, nós analisamos o nível de expressão no MOE dos dois alelos de Olfr17, o 129 e o C57BL/6, utilizando ensaios de RT-qPCR. Estes experimentos demonstraram que o nível de expressão do alelo 129, que possui 3 CpGs metiladas em seu promotor, é menor que o do alelo C57BL/6, que apresenta apenas uma CpG que é pouco metilada em seu promotor. Nossos resultados sugerem que as alterações na região promotora influenciam a probabilidade com que o gene OR é escolhido para ser expresso no MOE

Olfactory receptor (OR) genes belong to a large family of membrane proteins composed of 1000 genes in the mouse genome. The OR genes are expressed in the olfactory sensory neurons (OSNs) in a monogenic and monoallelic fashion. However, the mechanisms that govern OR gene expression are unclear. Here we asked whether DNA methylation plays a role in the regulation of OR gene expression. We first determined the DNA methylation pattern in the coding (CDS) and promoter regions of the odorant receptor gene Olfr17. In olfactory epithelium (MOE) cells, the CpG methylation level in the CDS is 58% but is much lower in the promoter region of the gene. In embryonic MOE (E15.5) and liver, the levels of Olfr17 DNA methylation are similar to the ones shown in adult MOE. We next analyzed whether DNA methylation is involved in Olfr17 regulation. We isolated GFP+ neurons from transgenic mice that coexpress GFP with Olfr17, and analyzed the DNA methylation pattern of the Olfr17, which is active in these cells. We found that the general methylation pattern, both, in the coding and promoter regions is not altered in the active gene. These results indicate that changes in DNA methylation are not required for the activation of Olfr17. Finally, we found that the Olfr17 promoter region from two different mouse strains, C57BL/6 and 129, has two single-nucleotide polymorphisms (SNPs) that alter the CpG content. The SNPs lead to the existence of two additional CpGs in the 129 allele, which are absent in the C57BL/6 allele. These CpGs are frequently methylated, making the 129 Olfr17 promoter significantly more methylated than the Olfr17 promoter from C57BL/6. We next performed RT-qPCR experiments to analyze the expression levels of the 129 and C57BL/6 Olfr17 alleles in the MOE. These experiments showed that the expression level of the 129 Olfr17 allele, which contains three methylated CpGs in its promoter region, is lower than the one from C57BL/6, which contains only one, undermethylated CpG, in its promoter. Our results suggest that these promoter modifications regulate the probability of the OR gene choice